Avec pour invité Gaëll Mainguy, docteur en neurobiologie et enseignant dans un master en sciences de l’apprentissage ; par Edukey.

La question est d’un point de vue biologique à quoi sert l’apprentissage. Est-ce qu’on apprend tous pareil ?

Il y a plusieurs manières d’apprendre : par les lectures, la bibliothèque, dans un cours redondant… Elles sont liées à nos pratiques et à notre cerveau.

Mais si l’on prend un peu de recul, qu’on s’attache à définir l’apprentissage, on peut dire qu’il s’agit de l’acquisition de compétences par l’expérience, l’étude ou l’enseignement.

Sur l’acquisition de compétences par l’expérience : on voit que cela est très général. C’est la mécanique de l’évolution, de la vie même. C’est la différence entre un rocher et un organisme.

La vie correspond à une manière d’organiser l’information entre la matière et l’énergie

Une mésange en apprentissage soit imite ses parents soit le fait spontanément grâce à ses gènes. On a de la transmission et de l’acquisition dans le processus d’apprentissage. Par exemple, la mémoire de la peur permet d’apprendre, comme une méthode acquise, une fois trouvée. La correction est possible.

Il faut noter que les bactéries, le blob, n’ayant pas de cerveau, apprennent pourtant. Il faut souligner le rôle du passé, comme celui de la mémoire.

La transmission peut être culturelle ou héréditaire (y compris chez les animaux).

C’est une grande mécanique de l’acquisition de compétences par l’expérience et la transmission : c’est la vie même, l’apprentissage !

Contrairement à ce que le chercheur dit, on penserait parler du cerveau mais, en fait, ce n’est pas synonyme. Il y a différentes stratégies pour apprendre. On peut faire autrement que de développer un système nerveux électrique pour se souvenir et transmettre.

Le cerveau est formidable machine à apprendre mais ce n’est pas la seule.

Du point de vue du cerveau, c’est très complexe. On a décelé quelques grands schémas directeurs pour concevoir l’apprentissage. Les neurones y ont leur rôle, on en a 100 milliards, en connexion grâce aux synapses (10 000 par neurones).

Admettons que l’on fasse une expérience où l’on se brule, un signal électrique permet de communiquer au cerveau que cette impression était désagréable, ce qui constitue une mémoire. L’information est intégré dans le cerveau : les neurones et les synapses ne sont plus les mêmes après l’expérience. C’est un système de prévention. C’est pareil pour un cas d’expérience positif, ce qui nous permet d’identifier les choses qui nous procurent du plaisir. Les addictions viennent de là. Le cerveau est une machine à emmagasiner les informations et à les structurer dans sa mémoire appelée par le contexte.

L’apprentissage est la capacité à changer son réseau de neurones. On peut s’interroger sur comment oublie-t-on. Il y a différents systèmes qui n’ont pas les mêmes capacités.

Par exemple, le système olfactif a une mémoire forte, des décennies après et il y a encore une cristallisation du moment qui s’opère. Cette grande force ne touche pas tous les sens. L’apprentissage peut être verbal ou non verbal.

L’odorat est très important, plus développé que le système moteur (ski, vélo, nage) qui revient instinctivement.

Pour les grands traumatismes, les réseaux neuronaux peuvent empêcher de vivre correctement, il faut les déprogrammer et les reprogrammer en quelques sortes. On ne connaît pas bien comment fonctionne l’oubli car on pourrait aider en cas de traumatisme (étant un événement négatif ancré dans notre cerveau).

Il faut s’intéresser à la mémoire et à la théorie neuronale : un neurone transmet un courant électrique et peut engrammer (pour la mémoire, il modifie leur structure synaptique) grâce à la plasticité cérébrale (capacité de la synapse à se développer, se modifier, se transformer). Le cerveau est plus flexible qu’un supra ordinateur.

Il nettoie en permanence pour se transformer.

Qu’est ce que fait un neuroscientifique dans ces journées ? Sur quoi travaille-t-il?

Beaucoup de gens étudient le cerveau et les neurones. Il y a d’autres cellules aussi pourtant. Ce sont les sciences du cerveau, de son développement, de la manière dont il se réparent.

Elles peuvent s’étudier en cliniques, sur des cas de personnes hors normes, comme par un chercheur en biologie moléculaire. Comment est-ce que différentes parties du cerveau fonctionnent ? D’autres travaillent par imagerie cérébrale ou derrière un microscope. Certains n’étudient aucun modèle vertébré. Il y a donc des angles et approches très différentes dans ce champs, constituant des parcelles de compréhension.

On peut transférer d’un animal à l’autre des expériences acquises sur l’apprentissage. Il y a des études sur les mécaniques cellulaires et moléculaires, sur les mollusques, par exemple. On les retrouve dans les centres neuronaux des vertébrés. On a donc des correspondances dans des organismes pourtant très différents.

Les émotions sont des fonctions, un processus qui touchent plus aux sciences humaines, qui est plus difficile à transférer chez les animaux.

Quelles sont les limites en neuroscience pour la compréhension de l’apprentissage ?

Des travaux récents remettent beaucoup de choses en cause. D’autres cellules participent activement dans l’apprentissage : les neurones n’y sont pas les seuls artisans. Des livres de chercheurs sont sortis à ces sujets. Par exemple, L’homme gliade : les cellules gliades sont importantes dans le cerveau, elles régulent les synapses. Notre perception du fonctionnement du cerveau est donc en train de changer.

Autre exemple : notre conception de l’enfance ou du nouveau né. On considère qu’il ne fait pas grand-chose au début. On estimait que les enfants développaient des choses intéressantes qu’à partir d’un certain âge. C’est lié à la conception que l’on a du cerveau. Maintenant, on étudie les étapes d’apprentissage y compris in utero. On a relevé de grandes capacités d’apprentissage quand on est enfant. On agit comme un chercheur, à faire des hypothèses, les expérimenter, analyser des données etc … On apprend comme cela, grâce à la méthode scientifique. Si l’on met ses doigts à la bouche, on teste, on fait une expérience dans l’environnement pour catégoriser, anticiper ensuite dans celui-ci.

Les neurosciences pour mieux apprendre, mieux enseigner ?

Elles permettent d’envisager les choses un peu autrement, y compris sur le non-verbal, où l’on n’a pas beaucoup d’autres accès. On ne savait pas que les corbeaux étaient capable de compter. On peut élaborer de nouvelles formes de thérapie. Pour l’apprentissage, il faut être plus modeste. Les neurosciences redécouvrent et valident des théories sur la pédagogie.

Par exemple, une étude américaine se présente comme une somme de connaissances récoltées pour structurer l’apprentissage. La taxonomie de Blum classifie les objectifs pédagogiques en six grandes étapes : 1) la capacité de mémoriser, d’acquérir des connaissances 2) la capacité de comprendre, de pouvoir expliquer 3) l’application des connaissances dans de nouvelles situations et expériences 4) l’analyse, la connexion entre idées, la cartographie, aller chercher des connaissances 5) évaluation, prise de décision 6) la création

Cette proposition, par étages, a fait débat. Les neurosciences soulignent qu’il y a différentes catégories, mais travaillant les unes avec les autres. Cette étude établit les grands principes des neurosciences. Ces piliers sont : l’engagement actif, l’attention, le retour d’information, la consolidation. Démontrer est aussi important. Mais ce sont des choses que les élèves et les professeurs connaissent déjà. Par exemple, être actif, attentif, aux antipodes de l’ennui, de la passivité dans l’apprentissage est essentiel. On le sait. Mais les neurosciences ne donnent pas de réponses sur comment rendre plus attractif un cours.

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